专利名称：基于物联网技术的无线自组网混合通信智能反窃电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及反窃电系统，具体涉及ー种基于物联网技术的无线自组网混合通信智能反窃电系统。
背景技术：
长期以来，由于电カ系统管理方面存在的人手不足和成本问题，致使窃电现象屡禁不止。目前，国内现有的反窃电监控系统，一般采用以下几种方式其一、未采用通信组网，如需要分析监测数据，将相关设备到现场，通过RS485与終端通信采集；其ニ、采用无线专网方式通信，要重新建立基站，并需要日常的管理维护；其三、采用GPRS或GSM作为通信方式，通信网络由运营商提供并管理，本方式存在着设备运营成本较高的问题；其四、有线通信，系统建设费用昂贵，通信线路的覆盖面较小。 综合上述可知，采用单一的方式，很难满足系统组网的经济性和可靠性的要求。
实用新型内容本实用新型的目的是提供ー种基于物联网技术的无线自组网混合通信智能反窃电系统，本反窃电系统采用了不同的通信技术而构成了混合通信系统，成本低且调试维护方便。为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案ー种基于物联网技术的无线自组网混合通信智能反窃电系统，本反窃电系统包括用于感知电表箱实时状态的电表箱反窃电装置，电表箱反窃电装置中设置有第一无线通信模块，电表箱反窃电装置通过第一无线通信模块将感知到的电表箱信息发送给感知层数据集中处理模块，且第一无线通信模块与感知层数据集中处理模块通过局域网通信协议双向通信连接；所述感知层数据集中处理模块通过有线或无线网络与应用层数据集中处理模块双向通信连接；所述应用层数据集中处理模块通过有线或无线网络与设置在监控室中的控制装置双向通信连接。同时本实用新型还可以通过以下方式得以进ー步实现所述电表箱反窃电装置还包括监控传感器、传感器采集模块、反窃电控制器和报警模块，所述监控传感器的信号输出端与传感器采集模块的信号输入端电连接，所述传感器采集模块的输出端与反窃电控制器的输入端电连接，所述反窃电控制器的输出端与报警模块的输入端电连接，反窃电控制器还通过所述第一无线通信模块与感知层数据集中处理模块双向通信连接。实际使用时，所述监控传感器用于监测电表箱的实时状态。优选的，所述监控传感器包括用于监测电表箱门状态的门限开关和/或用于监测人体信息的热释电红外传感器。上述技术方案中，所述监控传感器可以单独为门限开关，也可以单独为热释电红外传感器。最为优选的技术方案是所述监控传感器为门限开关和热释电红外传感器的组合，则当电表箱被非法破坏时，首先由门限开关监测电表箱的状态，然后由热释电红外传感器对门限开关的监测报警作进一步确定，从而防止误报的现象发生。优选的，所述设置在监控室中的控制装置包括设置在区域处理中心中的区域控制装置，还包括设置在报警监控中心的报警控制装置。进ー步的，所述区域控制装置和报警控制装置均包括主机和用于显示住户地址的显示器。所述反窃电控制器为dsPIC30F3013数字信号控制器，所述报警模块为声光报警模块。优选的，所述感知层数据集中处理模块包括与所述第一无线通信模块双向通信连接的第一感知层无线通信模块、感知层控制器和第二感知层无线通信模块，所述第一感知 层无线通信模块和感知层控制器之间以及感知层控制器和第二感知层无线通信模块之间均为双向通信连接；所述应用层数据集中处理模块包括与所述第二感知层无线通信模块通过广域网通信协议双向通信连接的应用层无线通信模块和应用层控制器，所述应用层无线通信模块和应用层控制器之间为双向通信连接；所述应用层控制器通过有线网络与设置在监控室中的控制装置双向通信连接。进ー步的，所述第一无线通信模块、第一感知层无线通信模块均为Zigbee通信模块；感知层控制器和应用层控制器均为dsPIC30F3013数字信号控制器，第二感知层无线通信模块和应用层无线通信模块均为GSM/GPRS/3G通信模块。短距离无线通信技术的范围很广，在一般意义上，只要通信收发双方通过无线电波传输信息，并且传输距离限制在较短的范围内，就可以称为短距离无线通信。当前应用最为广泛的短距离无线数据通信标准有5种，分别是紫蜂(ZigBee)、无线宽带(Wi-Fi)、蓝牙(Bluetooth)、超宽带(UWB)和近距通信(NFC)。上述5种短距离无线通信技术均能够应用在本实用新型中，其中Zigbee通信技术具有低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本、高容量、高可靠性和高安全性的优点，因此是本实用新型的优先选择。所述应用层数据集中处理模块还包括串ロ通信模块，所述应用层控制器通过串ロ通信模块与设置在监控室中的控制装置双向通信连接。进ー步的，所述设置在监控室中的控制装置包括设置在区域处理中心中的区域控制装置，还包括设置在报警监控中心的报警控制装置；所述应用层数据集中处理模块还包括串ロ通信模块，所述应用层控制器通过串ロ通信模块分别与区域控制装置和报警控制装置双向通信连接。本实用新型的有益效果I)、本实用新型采用了物联网技木，也即电表箱反窃电装置和感知层数据集中处理模块构成感知层；而用于连通感知层数据集中处理模块和应用层数据集中处理模块的GSM/GPRS/3G等无线网络则构成了网络层也即传输层；所述应用层数据集中处理模块则与设置在监控室中的区域控制装置和报警控制装置共同构成应用层。同时本实用新型在感知层中采用了 Zigbee网络，而在网络层中采用了 GSM/GPRS/3G网络，由此本实用新型采用物联网体系结构和无线自组网技木，结合了近距离Zigbee网络通信和长距离GSM/GPRS/3G网络通信的优点，从而使得本反窃电系统功能強大，经济实用且性能可靠。 2)、实际使用时，将热释电红外传感器和门限开关安装在电表箱内，首先由门限开关监测到电表箱被非法打开，再由热释电传感器监测到人体信息，以确认门限开关的监测结果；所述门限开关和热释电传感器将监测到的信息通过传感器采集模块传送至反窃电控制器，反窃电控制器控制报警模块发出声光报警；与此同时，反窃电控制器依次通过第一无线通信模块将电表箱的实时数据比如相关电表箱地址以及报警信息传送至感知层数据集中处理模块，所述感知层数据集中处理模块对传送来的数据进行集中预处理，而后感知层数据集中处理模块通过长距离GSM/GPRS/3G等无线网络将数据发送至应用层数据集中处理模块，应用层数据集中处理模块再将收到的数据通过2G/3G等无线网络或INTERNET/INTRANET或专用光纤等有线网络分别发送至区域控制装置和报警控制装置处，以完成数据的显示、报警和存储功能，并实时监测电表箱的运行状态。3)、所述门限开关、热释电红外传感器、传感器采集模块、反窃电控制器、报警模块以及第ー无线通信模块共同组成电表箱反窃电装置。使用本智能反窃电系统后，当窃电分子非法开启电表箱时，报警模块可在现场及时发出声光报警，以起到阻吓非法窃电行为的作用；同时反窃电控制器利用短距离通信技术也即通过Zigbee通信模块将窃电报警信号发送至区域处理中心和报警监控中心，从而可有效地实现对电表箱的状况进行实时监控。本实用新型不但減少了硬件走线，而且成本低且调试维护方便，非常适用于电カ行业的反窃电管理。 4)、本实用新型中，门限开关、热释电红外传感器、传感器采集模块、反窃电控制器、报警模块以及第ー无线通信模块共同组成的电表箱反窃电装置通过短距离无线通信网络与感知层数据集中处理模块构成局域网，而感知层数据集中处理模块和应用层数据集中处理模块则通过2G/3G等无线网络与区域处理中心和报警监控中心构成广域网，由此本实用新型充分利用了局域网和广域网各自的优势而组建成了立体且全方位的防盗网络。5)、本实用新型中的报警监控中心还可以通过2G/3G等无线网络和短距离通信网络对电表箱反窃电装置发送命令来主动得到电表箱的实时数据和參数设置。本实用新型既充分利用了短距离无线通信网络的优点，又利用2G/3G等无线网络解决了短距离无线通信网络传输范围小的缺点，从而使得整体系统的成本更低并減少了日常维护成本。
图I是本实用新型的整体结构图。图2是电表箱反窃电装置与感知层数据集中处理模块的连接结构图。图3是感知层数据集中处理模块和应用层数据集中处理模块的连接结构图。图4是热释电传感器信号处理电路的电路结构图。图中标注符号的含义如下10-门限开关 20-热释电红外传感器 30-传感器采集模块40-反窃电控制器 50-报警模块 60-第一无线通信模块70-电表箱反窃电装置 80-感知层数据集中处理模块81-第一感知层无线通信模块 82-感知层控制器83-第二感知层无线通信模块 90-区域处理中心100-报警监控中心 110-应用层数据集中处理模块111-应用层无线通信模块 112-应用层控制器113-串ロ通信模块具体实施方式
如图I所示，ー种基于物联网技术的无线自组网混合通信智能反窃电系统，本反窃电系统包括用于感知电表箱实时状态的电表箱反窃电装置70,电表箱反窃电装置70中设置有第一无线通信模块60，电表箱反窃电装置70通过第一无线通信模块60将感知到的电表箱信息发送给感知层数据集中处理模块80，且第一无线通信模块60与感知层数据集中处理模块80通过局域网通信协议双向通信连接；所述感知层 数据集中处理模块80通过有线或无线网络与应用层数据集中处理模块110双向通信连接；所述应用 层数据集中处理模块110通过有线或无线网络与设置在监控室中的控制装置双向通信连接。进ー步的，如图2所示，所述电表箱反窃电装置70还包括监控传感器、传感器采集模块30、反窃电控制器40和报警模块50，所述监控传感器的信号输出端与传感器采集模块30的信号输入端电连接,所述传感器米集模块30的输出端与反窃电控制器40的输入端电连接，所述反窃电控制器40的输出端与报警模块50的输入端电连接,反窃电控制器40还通过所述第一无线通信模块60与感知层数据集中处理模块80双向通信连接。所述监控传感器有多种实现方案，作为本实用新型的优选方案，如图2所示，所述监控传感器包括用于监测电表箱门状态的门限开关10和/或用于监测人体信息的热释电红外传感器20。上述技术方案中，所述监控传感器可以单独为门限开关10，也可以单独为热释电红外传感器20。最为优选的技术方案是所述监控传感器为门限开关10和热释电红外传感器20的组合，则当电表箱被非法破坏时，首先由门限开关10监测电表箱的状态，然后由热释电红外传感器20对门限开关的监测报警作进一步确定，从而防止误报的现象发生。传感器采集模块30主要包括热释电传感器信号处理电路，热释电传感器信号处理电路可參考现有技术，具体如图4所示。热释电红外传感器输出的是ー个在IV的基础上变化的信号，而且变化幅度只有20mV左右，所以对热释电红外传感器输出的电压信号进行信号调理，包括带通滤波器、一级放大、ニ级放大三个环节组成。作为本实用新型的另ー种优选方案，所述反窃电控制器40为dsPIC30F3013数字信号控制器，所述报警模块50为声光报警模块。所述报警模块50可以采用単独的声音报警模块，也可以采用単独的闪光报警模块，作为本实用新型的优选方案，所述报警模块50为声光报警模块，也即报警模块50为声音报警模块和闪光报警模块的组合。进ー步的，如图2、3所示，所述感知层数据集中处理模块80包括与所述第一无线通信模块60双向通信连接的第一感知层无线通信模块81、感知层控制器82和第二感知层无线通信模块83，所述第一感知层无线通信模块81和感知层控制器82之间以及感知层控制器82和第二感知层无线通信模块83之间均为双向通信连接；如图3所示，所述应用层数据集中处理模块110包括与所述第二感知层无线通信模块83通过广域网通信协议双向通信连接的应用层无线通信模块111和应用层控制器112，所述应用层无线通信模块111和应用层控制器112之间为双向通信连接；所述应用层控制器112通过有线网络与设置在监控室中的控制装置双向通信连接。优选的，所述设置在监控室中的控制装置包括设置在区域处理中心90中的区域控制装置，还包括设置在报警监控中心100的报警控制装置。进ー步的，所述区域控制装置和报警控制装置均包括主机和用于显示住户地址的显示器，以完成数据的显示、报警和存储功能。优选的，所述第一无线通信模块60、第一感知层无线通信模块81均为Zigbee通信模块；感知层控制器82和应用层控制器112均为dsPIC30F3013数字信号控制器，第二感知层无线通信模块83和应用层无线通信模块111均为GSM/GPRS/3G通信模块。短距离无线通信技术的范围很广，在一般意义上，只要通信收发双方通过无线电波传输信息，并且传输距离限制在较短的范围内，就可以称为短距离无线通信。当前应用最为广泛的短距离无线数据通信标准有5种，分别是紫蜂(ZigBee)、无线宽带(Wi-Fi)、蓝牙(Bluetooth)、超宽带(UWB)和近距通信(NFC)。上述5种短距离无线通信技术均能够应用在本实用新型中，其中Zigbee通信技术具有低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本、高容量、高可靠性和高安全性的优点，因此是本实用新型的优先选择。 如图3所示，所述应用层数据集中处理模块110还包括串ロ通信模块113，所述应用层控制器112通过串ロ通信模块113与设置在监控室中的控制装置双向通信连接。优选的，如图3所示，所述设置在监控室中的控制装置包括设置在区域处理中心90中的区域控制装置，还包括设置在报警监控中心100的报警控制装置；所述应用层数据集中处理模块110还包括串ロ通信模块113，所述应用层控制器112通过串ロ通信模块113分别与区域控制装置和报警控制装置双向通信连接。综上所述，本实用新型充分利用了局域网和广域网的各自优点，构建了混合通信的智能反窃电网络，不仅减小了布线麻烦、降低了运营成本，而且符合反窃电系统网络通信的特点。
权利要求1.ー种基于物联网技术的无线自组网混合通信智能反窃电系统，其特征在于本反窃电系统包括用于感知电表箱实时状态的电表箱反窃电装置(70),电表箱反窃电装置(70)中设置有第一无线通信模块(60)，电表箱反窃电装置(70)通过第一无线通信模块￠0)将感知到的电表箱信息发送给感知层数据集中处理模块(80)，且第一无线通信模块(60)与感知层数据集中处理模块(80)通过局域网通信协议双向通信连接；所述感知层数据集中处理模块(80)通过有线或无线网络与应用层数据集中处理模块(110)双向通信连接；所述应用层数据集中处理模块(110)通过有线或无线网络与设置在监控室中的控制装置双向通信连接。
2.根据权利要求I所述的基于物联网技术的无线自组网混合通信智能反窃电系统，其特征在于所述电表箱反窃电装置(70)还包括监控传感器、传感器采集模块(30)、反窃电控制器(40)和报警模块(50)，所述监控传感器的信号输出端与传感器采集模块(30)的信号输入端电连接，所述传感器采集模块(30)的输出端与反窃电控制器(40)的输入端电连接，所述反窃电控制器(40)的输出端与报警模块(50)的输入端电连接，反窃电控制器(40)还通过所述第一无线通信模块￠0)与感知层数据集中处理模块(80)双向通信连接。
3.根据权利要求2所述的基于物联网技术的无线自组网混合通信智能反窃电系统，其特征在于所述感知层数据集中处理模块(80)包括与所述第一无线通信模块￠0)双向通信连接的第一感知层无线通信模块(81)、感知层控制器(82)和第二感知层无线通信模块(83)，所述第一感知层无线通信模块(81)和感知层控制器(82)之间以及感知层控制器(82)和第二感知层无线通信模块(83)之间均为双向通信连接； 所述应用层数据集中处理模块(110)包括与所述第二感知层无线通信模块(83)通过广域网通信协议双向通信连接的应用层无线通信模块(111)和应用层控制器(112)，所述应用层无线通信模块(111)和应用层控制器(112)之间为双向通信连接；所述应用层控制器(112)通过有线网络与设置在监控室中的控制装置双向通信连接。
4.根据权利要求I或2或3所述的基于物联网技术的无线自组网混合通信智能反窃电系统，其特征在干所述设置在监控室中的控制装置包括设置在区域处理中心(90)中的区域控制装置，还包括设置在报警监控中心(100)的报警控制装置。
5.根据权利要求2所述的基于物联网技术的无线自组网混合通信智能反窃电系统，其特征在于所述监控传感器包括用于监测电表箱门状态的门限开关(10)和/或用于监测人体信息的热释电红外传感器(20)。
6.根据权利要求2所述的基于物联网技术的无线自组网混合通信智能反窃电系统，其特征在于所述反窃电控制器(40)为dsPIC30F3013数字信号控制器；所述报警模块(50)为声光报警模块。
7.根据权利要求3所述的基于物联网技术的无线自组网混合通信智能反窃电系统，其特征在于所述第一无线通信模块(60)、第一感知层无线通信模块(81)均为Zigbee通信模块；感知层控制器(82)和应用层控制器(112)均为dsPIC30F3013数字信号控制器，第二感知层无线通信模块(83)和应用层无线通信模块(111)均为GSM/GPRS/3G通信模块。
8.根据权利要求4所述的基于物联网技术的无线自组网混合通信智能反窃电系统，其特征在于所述区域控制装置和报警控制装置均包括主机和用于显示住户地址的显示器。
9.根据权利要求3或7所述的基于物联网技术的无线自组网混合通信智能反窃电系统，其特征在于所述应用层数据集中处理模块(Iio)还包括串ロ通信模块(113)，所述应用层控制器(112)通过串ロ通信模块(113)与设置在监控室中的控制装置双向通信连接。
10.根据权利要求3或7所述的基于物联网技术的无线自组网混合通信智能反窃电系统，其特征在干所述设置在监控室中的控制装置包括设置在区域处理中心(90)中的区域控制装置，还包括设置在报警监控中心(100)的报警控制装置；所述应用层数据集中处理模块(110)还包括串ロ通信模块(113)，所述应用层控制器(112)通过串ロ通信模块(113)分别与区域控制装置和报警控制装置双向通信连接。
专利摘要本实用新型涉及反窃电系统，具体涉及一种基于物联网技术的无线自组网混合通信智能反窃电系统。本反窃电系统包括电表箱反窃电装置，所述电表箱反窃电装置通过第一无线通信模块将感知到的电表箱信息发送给感知层数据集中处理模块，且第一无线通信模块与感知层数据集中处理模块通过局域网通信协议双向通信连接；所述感知层数据集中处理模块通过有线或无线网络与应用层数据集中处理模块双向通信连接；所述应用层数据集中处理模块通过有线或无线网络与设置在监控室中的控制装置双向通信连接。本实用新型充分利用了局域网和广域网的各自优点，构建了混合通信的智能反窃电网络，不仅减小了布线麻烦、降低了运营成本，而且符合反窃电系统网络通信的特点。
文档编号G01R11/24GK202551104SQ20122008002
公开日2012年11月21日 申请日期2012年3月6日 优先权日2012年3月6日
发明者夏光超, 方敏, 李鑫, 罗国军, 陈梅, 陈薇 申请人:安徽科蓝智能技术有限公司